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摘要 ：西头村铝土矿位于山西省临汾市尧都区290°方向， 直距约20 公里处西头村一带，本文通过对区域地质背景、矿区 地质特征以及矿床地质特征进行了综合分析，并总结了该区域 的矿床成因及找矿标志。
关键词 ：临汾市,沉积型铝土矿,矿床成因
1 区域地质
1.1 区域地层
区域地层属山西地层分区吕梁山小区，发育较为齐全。自下 而上主要出露有下古生界奥陶系和上古生界石炭系、二叠系， 新 生界新近系、第四系地层。
下古生界奥陶系为一套稳定的陆表海碎屑岩—碳酸盐岩 建造。主要呈北东南西向带状展布于区域中部。上部为灰色薄 层-中厚层白云质灰岩夹灰黄色粉-细晶白云、角砾状泥灰岩 ; 中部为青灰色中厚-厚层白云质灰岩、泥晶灰岩、云斑灰岩夹 细晶白云岩，局部含燧石团块、角石化石，地貌为陡缓相间 ;下 部为青灰色厚层云斑灰岩、含云灰岩夹少量粉细晶白云岩， 其顶 部的奥陶系中统峰峰组被石炭系本溪组铁铝岩段平行不整合覆 盖，最大出露厚度为213.70m。
主要分布于区域内山脊两侧与西北部山区。总厚约 620.8m ~ 720.30m。主要地层有 ：本溪组 ：褐红、灰褐色山西式 铁矿、铁质粘土岩 ;灰白、灰黄色铝土岩 ;太原组 ：灰、灰黑、 灰黄色泥(页) 岩、碳质页岩、砂质页岩夹灰白、灰黄、灰红色(长 石)石英砂岩、灰黑色生物屑灰岩、燧石结核灰岩及煤层(线)等; 山西组 ：灰黑、灰黄色泥(页) 岩、碳质页岩、粉砂质泥岩夹灰 黄、灰白、灰绿色长石砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩及煤层(线) ; 泥岩中含锰铁质结核， 砂岩中发育小型交错层理 ;下石盒子组 ： 灰黄绿色中厚-厚层中细-中粗粒(含砾) 长石石英砂岩、长石 砂岩夹薄层粉砂岩、粉砂质页岩， 局部含锰铁质结核 ;上石盒子 组 ：暗紫红色、兰紫色泥岩夹灰黄色砂岩、含砾砂岩，杏黄、灰 黄、黄绿、紫红色泥岩、粉砂质泥岩夹灰黄、黄绿色长石岩屑砂 岩长石砂岩、鲕状紫斑铝土质泥岩、锰铁质岩。
新生界新近系、第四系，均为松散堆积物。沿区域西南角— 北东角一线东南汾河平原区域广泛分布，另外在区域西南部和 北东部基岩裸露区较大的沟谷及沟谷两侧也有零星分布。
1.2 区域构造
矿区大地构造位于吕梁太行断块，吕梁山块隆，勍香—太林南北向褶带的南端。确切位置在吕梁块隆的南部(三级)，紫荆 山断裂带(离石大断裂南段) 向南东转折部位的北部，罗云山断 裂的西部。
总体构造格架形成于中生代燕山期，晚侏罗世晚期在 NW - SE 向水平挤压下，区内形成了一系列以北北东、北东和 近南北向为主的构造线。区域上较大的构造有乔家湾-枕头复 式向斜、姑射山背斜和称沟巨正断层。该褶皱近在本区域的西 北角穿过，属吕梁山汾西-尉庄板拗构造区规模较大的复式褶 皱，槽部地层为二叠系石盒子组，岩层产状平缓，倾角一般为 6°~ 8°。两翼为石炭系-二叠系山西组、太原组及奥陶系，岩 层倾角在 10°~ 15°之间，发育一系列彼此平行或呈雁行状斜 列的次级背、向斜。总体为开阔平缓的复向斜，受晚期NEE 向、 NW 向断层的干扰、叠加， 形态不完整。
姑射山背斜 ：姑射山背斜主体发育在临汾土佳坡-姑射 山-峪口-王庄一带吕梁山南段山前的寒武系、奥陶系中， 延伸 长约 30km，轴迹呈北东向，背斜核部为寒武系、奥陶系，两翼为 奥陶系，两翼倾角较陡，局部呈陡立甚至倒转，两翼基本对称。 褶皱转折端部位宽阔平直， 岩层产状平缓， 而两翼外侧岩层产状 则在短距离内突然变陡至直立，呈现出在剖面上的膝状弯曲的 挠曲形态， 空间上整体呈一典型的 Ω 型褶皱。
1.3 区域岩浆岩
区内无岩浆岩出露。
1.4 区域矿产
区域矿产较丰富，主要有煤、铝土矿、硬质黏土矿、铁矾土 矿、山西式铁矿、石灰岩等。
(1) 煤。主要赋存于石炭系上统太原组和二叠系下统山西组 地层中，含多层可采煤层，各煤层有分叉变薄现象，稳定程度较 差，以薄煤层为主。区域内太原组煤层以中灰、高硫贫煤、瘦煤 为主，少量焦煤 ;山西组煤层主要为中灰、低硫焦煤、瘦煤，其 次为贫瘦煤。
(2) 铝土矿。赋存于石炭系本溪组一段(C2b1) 中，矿体呈层 状、似层状，层位较稳定，分布面积较大，有一定的工业价值。 区域内铝土矿矿区主要位于区域西南和中北部，到目前为止尚 未大规模勘查和开发。
(3) 硬质黏土矿。赋存于铝土矿之上，似层状产出，呈灰白 色、灰色、褐黄色， 致密状、粘土质结构、块状或薄层状构造， 质 软性脆。
(4) 铁矾土矿。赋存于硬质耐火粘土矿、铝土矿之下，似层 状产出、呈灰色、灰红色， 粘土质结构， 薄层状构造， 质软。
(5) 山西式铁矿。赋存于铝土矿、铁矾土矿下部、奥陶系侵 蚀面之上， 局部或沿倾向深部山西式铁矿相变为黄铁矿， 山西式 铁矿或黄铁矿多呈透镜状、窝子状产出，其规模小，连续性差， 分布面积广， 区域内有少量民采点。
(6) 石灰岩。区域内广泛分布有奥陶系中统地层，该地层中 的石灰岩可用作熔剂、水泥原料， 亦是建筑业的最佳材料。
2 矿区地质特征
2.1 地层
区内出露地层由老到新依次为 ：下古生界奥陶系中统(O2)， 上古生界石炭系(C)，二叠系(P) 和新生界第四系(Q)，现由老 至新分述如下。
2.1.1 下古生界奥陶系(O)
区内仅出露中统峰峰组(O2f) 地层。该套地层为区内铝土矿 层沉积基底， 是一套陆表海碳酸盐岩夹泥质岩建造， 岩石组合相 对单一，在区内南、东南和东部各大沟内广泛分布，总体走向北 东，倾向北西，倾角 1°~ 35°下部岩性主要为角砾状泥灰岩、 白云质泥灰岩夹薄层泥质白云岩、中厚层状泥晶灰岩、白云质灰 岩 ;上部岩性主要为中厚层状泥晶灰岩、白云质灰岩夹薄层泥 质白云岩。本组地层厚 15m ~ 45m。
2.1.2 上古生界石炭系(C)
区内出露有中统本溪组(C2b) 和上统太原组(C3t)。
(1) 中统本溪组(C2b)。区内中南、中东、东北部及西部均 有出露，与下伏奥陶系峰峰组(O2f) 地层平行不整合接触，走向 230°~ 350°，倾角 3°~ 10°，由下至上可分为两段 ：一段 (C2b1) 为山西式铁矿及 G 层铝土矿的含矿层位。岩性为铁铝质 岩层组合 ：下部为褐黄色-褐红色铁矿、铁质泥岩 ;上部为灰 白色、灰色粗糙状、致密状铝土岩及硬质粘土岩。该段横向厚度 不稳定，呈蜂窝状、透镜状产出。本段地层厚度 0m ~ 17.66m。 二段(C2b2) 为灰黑色页岩、砂质页岩、灰褐色细砂岩、碳质页岩 夹煤线及 0层~ 3层畔沟灰岩。本段地层厚 0.92m ~ 25.07m。
(2) 上统太原组(C3t)。区内中南、中东、东北部及西部均有 出露，与下伏本溪组(C2b) 地层整合接触，总体走向北东，倾向 北西， 倾角 5°~ 35°， 9+10+11号煤层出露较少， 且连续性差。 主要岩性为灰黑色泥(页) 岩、碳质页岩、粉砂质泥岩、粘土岩 夹灰白、灰黄色细-中粒石英(杂) 砂岩、长石石英砂岩、燧石 条带灰岩及煤(碳质泥岩) 等，本组地层厚 18.63m ~ 70.19m。
2.1.3 上古生界二叠系(P)
区内出露有山西组(P1s) 和下石盒子组(P1x)，主要分布于 区内北西部坡头村 - 南羊沟村一带、中部牛王岭村 - 红岭沟村一 带以及中西部后掌村西北侧山梁部位。
(1) 下统山西组(P1s)。该组地层倾向 250°~ 320°，倾角 5°~ 32°，2 号煤层出露非常少，不连续，主要岩性为灰黑色泥(页) 岩、碳质页岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩、砂岩、煤层(线) 等， 泥岩中见菱铁矿结核，砂岩中发育平行层理、斜层理。本组地层 厚度 33.2m ~ 92.99m。
(2) 下统下石盒子组(P1x)。该组地层倾向 40°~ 100°， 倾角 4°~ 18°，下部岩性为层位较稳定的灰黄色、黄绿色巨 厚层状含砾中细粒 - 中粗粒长石石英砂岩、长石岩屑砂岩、岩 屑石英杂砂岩(骆驼脖子砂岩 K8)，厚度横向不稳定，一般厚 0.5m ~ 21.0m， 具槽状、楔状交错层理， 横向上多呈大型透镜体， 多与下伏泥岩呈冲刷接触 ;中部岩性为黄绿色中薄层状细砂岩 夹薄层灰黄、灰绿色泥岩， 碳质页岩及2层~ 3层薄煤层(线)等; 上部岩性为灰黄色、灰绿色厚层状 - 薄层状(含砾) 中细粒 - 中粗 粒长石石英砂岩、长石砂岩、岩屑石英杂砂岩，中夹灰黄、灰绿 色砂质泥岩、泥岩，水平层理，砂岩具槽状、楔状交错层理，粉 砂质泥岩、泥岩含植物化石。本组地层厚度 57.04m ~ 87.69m。 2.1.4 第四系中上更新统(Q3)出露于较大沟谷的中上部，主要集中在矿区东北部西头村 一带及中西部后掌村 - 麦角村一带，是一套洪积、湖积相的棕黄 色亚粘土夹多层古土壤， 且亚粘土中富含钙质结核。下部岩性为 砾石层、砂层与浅棕红色亚粘土互层。
3 矿体地质特征
经以往查明区内铝土矿零星分布，含矿性差，主矿种为硬质 黏土矿、铁矾土矿。
3.1 矿体特征
3.1.1 含矿层
矿区含矿层赋存于石炭系中统本溪组一段(C2b1)，呈层状、 似层状产出，整体呈缓波状起伏，大致为北东走向，北西倾斜，倾 角3°~ 10°，其形态、规模受中奥陶系古侵蚀面形态控制。含矿 层厚度分布较为稳定，连续性较好，在垂直方向上，自下而上的 一般沉积顺序为山西式铁矿、铁矾土矿、铝土矿、硬质黏土矿。
3.1.2 矿体形态及规模
矿区内铝土矿零星分布， 共发现 5个矿体， 均为单工程控制， 各个矿体特征分述如下 ：
L01号矿体位于矿区北部西头村东侧，出露边界被剥蚀，呈 不规则状，铅垂厚度 0.60m，矿体平均品位Al2O3 含量 70.82%， SiO2 含量 7.63%， A/S值 9.28.L02号矿体位于矿区东部漫滩村西 北侧，出露边界被剥蚀，呈不规则状，铅垂厚度4.35m，矿体平均 品位Al2O3 含量 66.44%， SiO2 含量 13.33%， A/S 值 4.98.L03 号矿 体位于矿区北部石窑上村西北，出露边界被剥蚀，呈不规则状， 铅垂厚度 1.00m矿体平均品位Al2O3 含量 59.57%， SiO2 含量 8.85%， A/S值 6.73.L04号矿体位于矿区中部红岭沟村西南侧，出露边界 被剥蚀，呈不规则状，铅垂厚度 1.10m，矿体平均品位Al2O3 含量 72.07%， SiO2 含量 8.28%， A/S值3.70.L05号矿体位于矿区中部后 掌村东侧，出露边界被剥蚀，呈不规则状，铅垂厚度 1.10m，矿体 平均品位Al2O3 含量62.04%， SiO2 含量 13.49%， A/S值4.60.
3.2 矿石特征
3.2.1 矿石结构、构造
矿石结构以粗糙状为主， 次为致密状 ;构造以块状为主。 3.2.2 矿石的矿物成分、化学成分
(1) 矿石的矿物成分。矿石中主要矿物为一水硬铝石，次 为高岭石及少量铁质矿物。一水硬铝石 ：呈半自形柱状，大 小 一 般 0.001mm ~ 0.01mm， 部 分 0.01mm ~ 0.02mm， 少 部 分 0.02mm ~ 0.05mm，杂乱分布，集合体常不规则状堆状、透镜状 分布。为矿石之主体部分，含量 75% ~ 80%。高岭石 ：细小鳞片 状， 片直径一般 0.001mm ~ 0.01mm， 部分 0.01mm ~ 0.02mm， 少部分 0.02mm ~ 0.05mm，部分星散状分布、部分集合体似同 心层状定向分布。为矿石次要组成成分， 含量 15% ~ 20%。
(2) 矿石的化学成分及含量。矿石中主要化学成份为 ： Al2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3 四 项，一 般 占 矿 石 化 学 成 份 总 量 的 85% 左 右。全 区 平 均 Al2O3 含 量 65.15%， SiO2 含 量 13.73%， Fe2O3 含 量 2.98%， TiO2 含量 2.44%。据组合分析结果，矿石 中 各 组 分 的 含 量 ：S 为 0.009% ~ 0.178%、平 均 0.067% ;P2O5 为 0.061% ~ 0.177%、 平 均 0.12% ;CaO 为 0.030% ~ 4.48%、 平 均 0.948% ;MgO 为 0.12% ~ 1.33%、 平 均 0.33% ;K2O 为 0.12% ~ 0.666%、平 均 0.33% ;Na2O 为 0.002% ~ 0.178%、平 均 0.0357% ;CO2 为 0.142% ~ 4.55% ; 平 均 0.833% ;Ga 为 0.0014% ~ 0.040%、平 均 0.0027%。其 中 有 害 组 分 S、P2O5、 MgO、CaO 等含量很低， 不影响矿石的工业生产性能。
3.2.3 矿石类型
根据矿石的结构、构造特征，本区铝土矿矿石自然类型可分 为致密状和粗糙状两种， 主要矿石自然类型为粗糙壮， 次要矿石 类型为致密状。
(1) 粗糙状矿石。呈灰白、灰黄色，浅灰色等，结构较致密， 断面粗糙不平，质地坚硬，体重大小不一。据镜下鉴定矿石主要 由碎屑、鲕粒、胶结物组成。碎屑成分为铝土矿屑， 以砂级为主， 含砾级，呈次园状、透镜状，长轴平行定向，碎屑< 60%。少量 鲕粒椭圆形成透镜状，明显拉长，核部高岭石，外圈为一水硬铝 石微晶，孔隙、空洞发育，少量被高岭石、粘土充填，胶结物成 分为一水硬铝石微晶和泥铁质隐晶组成。
(2) 致密状矿石。呈灰白、浅灰黄色，土状光泽，致密结构， 块状构造，摩氏硬度 5 ~ 7.含少量深色碎屑状物质，受风化作 用空洞明显可见，与粗糙状结构相似。镜下呈泥质、碎屑状结 构，块状、层纹状构造。矿物成分主要由隐晶质一水硬铝石和少 量片状粘土类矿物高岭石及细粒褐色铁质氧化物组成。一水硬 铝石呈隐晶及粒径小于 0.005mm 的泥晶， 高岭石为鳞片状。
3.3 共(伴) 生矿产
与铝土矿共生矿产有硬质黏土矿、铁矾土矿、山西式铁矿、 煤，伴生矿产金属镓、稀土元素。现分述如下。
(1) 硬质黏土矿。硬质黏土矿一般赋存于铝土矿或铁矾土
矿之上，直接顶板多为粘土岩，呈较为稳定的层状或似层状产 出，整体呈缓波状起伏，产状变化较小，大致为北东走向，北 西倾斜，倾角 3°~ 10°共发现硬质黏土矿矿体 12 个，铅垂 厚度 0.95m ~ 3.06m， 平均 2.56m。矿石品位(熟料) Al2O3 含量 40.43% ~ 54.38%， 平均 47.46% ;Fe2O3 含量 1.19% ~ 2.60%， 平 均2.09%， 耐火度 1731℃~ 1817℃， 平均 1771℃。
(2) 铁矾土矿。铁矾土矿一般赋存于硬质黏土矿或铝土矿之 下，直接底板为山西式铁矿或含铁质粘土岩，呈较为稳定的层 状或似层状产出，整体呈缓波状起伏，产状变化较小，大致为北 东走向，北西倾斜，倾角 3°~ 10°。共发现铁矾土矿矿体 9 个， 铅垂厚度 1.06m ~ 3.20m， 平均 1.75m。
(3) 山西式铁矿。山西式铁矿赋存于铁矾土矿之下，奥陶系 灰岩侵蚀面之上。因古地形起伏影响，形态极不规则，呈透镜 状、窝子状，连续性差，且本次勘查工程间距比较大，因此在满 足工业指标见矿的工程中，采用单工程控矿，共圈定了23 个小 型山西式铁矿矿体， 铅垂厚度 1.00m ~ 5.50m， 平均2.69m。
4 矿床成因及找矿标志
4.1 矿床成因
加里东运动使整个华北地区抬升，经受长期风化剥蚀形成 准平原化地形，奥陶系碳酸盐岩经受长期的风化作用形成钙红 土型风化壳，到本溪期地壳开始缓慢下降，发生海侵，此时风化 壳大多数遭到破坏，仅少数地段(地形较平缓、低凹的地带) 有 部分风化壳残留形成风化壳型铝土矿。
随着海侵逐渐向前推进，古风化壳由近及远地遭到破坏，位 于海侵边部的古风化壳以铁质为主的上部物质首先被地表水及 潮水呈机械状态(或部分被溶解) 近距离搬运到近海盆地中接受 沉积， 形成了山西式铁矿或铁质粘土岩， 表现出岩石物质成分不 均匀、呈团块状、无层理、厚度变化大的特点。然后是风化壳内 以铝质为主的物质被碎解、搬运、再沉积，形成铝土矿。最后是 风化壳中较软的硅质的碎解、搬运、再沉积，形成粘土岩及硬质 耐火粘土矿， 从而形成了由下到上的Fe-Al-Si垂直层序。
4.2 找矿标志
(1) 矿体露头标志 ：矿体露头可直接指示矿产存在的位置 和矿石质量的优劣。
(2) 地层标志 ：铝土矿均产于本溪组一段(C2b1) 含矿层中， 一般只要有一段含矿层存在，就有可能成矿，且含矿层厚度越 大，矿体厚度一般也大。
(3) 颜色标志 ：本溪组一段(C2b1) 含矿层从下而上，由于沉 积条件的变化，颜色从黄褐 - 灰色。优质矿石多为浅灰色，所以 从颜色上可判断含矿层的含矿情况和矿石质量。
(4) 风化淋滤带 ：后期风化淋滤作用，使矿石去硅、去铁而 褪色， 这是寻找优质矿的重要标志。
(5) 矿石的结构构造 ：粗糙状、致密状矿石， 一般质量较佳。
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